Способы отбора пробы при анализе воздуха

МЕТОДЫ ОТБОРА ПРОБ ВОЗДУХА

Существует 2 группы методов отбора проб воздуха:

1) Аспирационные способы отбора проб.

2) Отбор проб в газовые пипетки, сосуды.

1. Аспирационные способы отбора проб воздуха.

Аспирационные методы основаны на протягивании определенного объема воздуха через поглотительную среду (раствор или твердый сорбент) или через специальные фильтры. Вещества, находящиеся в воздухе в газообразном состоянии или в виде паров, поглощаются раствором, быстро реагирующим или растворяющим данный газ, или твердым веществом, обладающим способностью адсорбции. К жидким поглотительным средам относятся дистиллированная вода, органиче­ские растворители, специальные поглотительные растворы, которыми заполняют поглотительные приборы.

К твердым поглотительным средам относятся зерненые сорбенты: силикагель (мелкозернистый, крупнозернистый, гранулированный, кусковой), активиро­ванные угли и др. Для сорбции токсических веществ твердые сорбенты помещают в поглотительные приборы или специальные трубки.

Для поглощения аэрозолей из воздуха используют фильтры из тонких волокон (аналитические фильтры аэрозольные — АФА). Фильтры АФА обладают высокой задерживающей способностью и практически полностью задерживают аэрозоли. Данные фильтры обладают небольшим собственным весом, негигроскопичны, стойки к химическим агрессивным средам, растворимы в ацетоне, дихлорэтане. Пары и газообразные примеси фильтр АФА не задерживает. Применение того или иного способа поглощения, также как и условия отбора (объем воздуха, скорость движения и т.д.) определяются разработанными методами исследования для каждого вещества отдельно. Для протягивания воздуха через поглотительный раствор или фильтры обычно применяют водяные аспираторы, пылесосы, электораспираторы, водоструйные насосы и т.д.

Простейшим прибором для отбора проб воздуха является водяной аспиратор, работающий по принципу сообщающихся сосудов. Объем вытекаемой воды соответствует количеству воздуха, протянутого через поглотительный прибор. Скорость протягивания воздуха, которую дает бутылочный аспиратор, составляет 1,5-2 л/мин. Для отбора проб воздуха широко применяют электроаспираторы.

Они снабжены несколькими реометрами для определения скорости просасывания воздуха. С помощью электроаспираторов можно отобрать одновременно несколь­ко проб со скоростью от 0,1 до 1 л/мин и 10-20 л/мин;

Для отбора проб в качестве аспираторов могут использоваться пылесосы и водоструйные насосы. В этом случае для определения объема пропущенного воздуха через поглотительную, среду или фильтр необходимо использовать реометры, ротаметры.

При отсутствии источника электричества или его нельзя применять по условиям взрывоопасности, например, в шахтах, ряде химических предприятий, ипользуют эжекторный аспиратор «АЭРА». Данный аспиратор имеет баллон со сжатым воздухом; как и электрический аспиратор, рассчитан на одновременный отбор 4-х проб воздуха со скоростью 0,1 -20 л /мин.

Время фиксируется автоматически секундомером при включении и выключении прибора.

Таким образом, система для отбора проб воздуха аспирационным методом должна состоять из: поглотительного прибора с поглотительной средой или патрона с фильтром, аспиратора и реометра (ротаметра) (в том случае, когда пользуются пылесосом или водоструйным насосом).

ОТБОР ПРОБ ВОЗДУХА В СОСУДЫ.

Отбор проб этим методом производят в случае высокой концентрации в воздухе определяемого вещества или в том случае, когда метод определения его настолько чувствителен, что для анализа нет необходимости отбирать большие количества воздуха.

Заполнение сосудов исследуемым воздухом может быть произведено несколькими способами:

а) Отбор проб воздуха в бутылки.

Сосуды (бутыль или газовую пипетку) наполняют жидкостью, не реагирующей с определяемым веществом и нерастворяющей его (вода, насыщенный раствор хло­ристого натрия или др. растворы). Эту жидкость выливают в месте отбора проб. После этого бутыль плотно закрывают пробкой; в газовых пипетках концы трубок зажимают зажимами.

б) Отбор проб обменным способом.

Бутыль или газовую пипетку присоединяют к аспиратору или мехам и протяги­вают через сосуд десятикратный объем воздуха. Чтобы определяемое вещество не оседало на стенках, воздух протягивают со скоростью не менее 2 л/мин. После отбора проб сосуд разъединяют с аспиратором, зажимают резиновые трубки или закрывают краны.

в) Оюор проб воздуха вакуумным способом.

Отбор проб воздуха этим способом производится в бутылки емкостью 1-2 л или в газовые пипетки. Удаление воздуха из сосуда проводится вакуумным насосом (насос Комовского), степень разряжения воздуха определяют открытым ртутным манометром или вакуумометром. Чтобы отобрать пробу воздуха вынимают стеклянную палочку и постепенно открывают зажим. В следствии разности давления исследуемый воздух поступает в сосуд. После отбора пробы трубку зажимают.

г) Отбор воздуха в резиновые камеры.

Для отбора проб воздуха обычно применяют камеры футбольных мячей. Отбор этим способом можно производить лишь в том случае, если определеямое вещество не реагирует с резиной. В камеру накачивается воздух насосом. Выдыхаемый воздух собирается в мешки Дугласа. При расчетах результатов анализа объем протянутого воздуха или взятого для анализа необходимо приводить к стандартным условиям, так как отбор проб воздуха проводится при различных температурах и давлении, а по законам Бойля-Мариотта и Гей-Люссака объем воздуха прямо пропорционален температуре и обратно пропорционален давлению.

При исследовании воздушной среды в проиводственных условиях объем аспирированного воздуха в пробе (V_t) приводится к стандартным условиям (температуре воздуха 20 С и барометрическому давлению 760 мм.рт.ст.) по формуле:

При исследовании атмосферного воздуха объем аспирированного воздуха в пробе (Vo) приводится к стандартным (нормальным) условиям (температуре 0 о С и барометрическому давлению 760 мм.рт.ст.) по формуле:

где в обоих приведенных выше формулах:

V_t — объем протянутого воздуха в пробе, дм 3 ;

В — атмосферное давление, мм.рт.ст.;

t — температура воздуха при отборе воздуха, о С;

V₂₀ и Vо — объемы воздуха, приведенные к стандартным (нормальным) условиям, дм 3 .

Для упрощения расчетов пользуются коэффициентами К, приведенными в таб­лицах 22 и 23, тогда V₂₀(Vo) = Vt х К.

Таблица 22. Коэффициенты пересчета для приведения объема воздуха к нормальным условиям (для атмосферного воздуха)

Температура ОС	Давление, мм.рт.ст.
0,96	0,96	0,97	0,98	0,98	0,99	1,0	1,0	1,1	1,1	1,2
0,94	0,95	0,96	0,96	0,97	0,98	0,99	0,99	0,99	1,00	1,00
0,93	0,93	0,94	0,95	0,95	0,96	0,96	0,97	0,98	0,98	0,99
0,91	0,92	0,92	0,93	0,94	0,94	0,96	0,96	0,96	0,97	0,97
0,89	0,90	0,91	0,91	0,92	0,94	0,93	0,94	0,94	0,95	0,96
0,88	0,89	0,89	0,90	0,90	0,93	0,92	0,93	0,93	0,94	0,94
0,87	0,87	0,88	0,88	0,89	0,90	0,90	0,91	0,91	0,92	0,92
0,85	0,86	0,86	0,87	0,87	0,88	0,89	0,89	0,90	0,90	0,91
0,84	0,84	0,85	0,85	0,86	0,87	0,87	0,88	0,88	0,89	0,89

Таблица 23. Коэффициент К для приведения объема воздуха в производственных помещениях к стандартным условиям

Источник

Методы отбора проб атмосферного воздуха для лабораторного анализа

Одним из основных элементов анализа качества атмосферного воздуха является отбор проб. Важность его определяется тем, что при неправильном отбора проб результаты анализа теряют смысл. Пробы воздуха отбирают аспирационным способом (пропуская воздух через поглотительный прибор с определенной скоростью) и способом заполнения сосудов ограниченного объема. Для исследования газообразных примесей применимы оба способа, а для исследования аэрозольных примесей и пыли – лишь аспирационный.

Аспирационный способ отбора проб воздуха. В результате пропускания воздуха через поглотительный прибор происходит концентрирование анализируемого вещества в поглотительной среде. Для определения концентрации вещества затрата воздуха должна составлять десятки и сотни литров в минуту. Пробы делят на разовые (период отбора 20-30 мин.) и среднесуточные (не менее 4-разовых проб, через одинаковые промежутки времени на протяжении суток в 1, 7, 13 и 19 ч.). Наилучшим способом получения среднесуточных значений является беспрерывный отбор проб воздуха на протяжении 24 ч. Для их отбора используют электроаспираторы, пылесосы и другие приборы и устройства, которые пропускают воздуха, а также приборы, которые регистрируют его объем (реометры, ротаметры и др.).

На стационарных пунктах (лабораториях типа «ПОСТ») системы отбора проб воздуха обеспечивают их разовый отбор для исследования газовых примесей, сажи, пыли и аэрозолей. Система отбора проб воздуха для анализа газовых примесей и сажи состоит из воздухопровода, оборудованного нагревательным устройством с терморегулятором, распределительного гребешка для подключения поглотительных приборов и двух электроаспираторов. Система отбора проб воздуха для исследования пыли состоит из трубки, которая оборудована фильтрами, и гибкого шланга, который подключают к воздухопроводу.

При нестационарных условиях используют аспирацию воздуха с помощью двигателя внутреннего сгорания или пылесоса, подключенного к стационарному источнику с током.

Важным элементом системы пробоотбора являются поглотительные устройства, предназначенные для сбора газообразных веществ, аэрозолей и пыли.

Отбор проб воздуха способом заполнения сосудов ограниченного объема. Использование этого способа обусловлено значительной агрессивностью химических веществ, которые улавливают из воздуха поглотительные устройства. Обычные стеклянные емкости чаще всего используют при отборе проб воздуха для определения оксида углерода и других газовых примесей. Стеклянную посуду заполняют анализируемым воздухом путем продувки через сосуд его 10-кратного объема, после чего сосуд закрывают; с помощью вакуумного заполнения (из герметически закрытых сосудов воздух откачивается, их открывают в месте отбора пробы и потом снова закрывают); способом замещения предварительно залитой в сосуд инертной жидкости воздухом (после того, как жидкость вылилась, сосуд закрывают).

При отборе разовых проб воздуха для определения диоксида серы используют прибор Рихтера и сорбционную трубку; при отборе диоксида азота – U-подобную трубку и сорбционную трубку. Во время отбора проб необходимо избегать попадания света на поглотительный прибор. Срок хранения проб, отобранных в U-подобную трубку, составляет не более 3 суток, а в сорбционные трубки – неделя. При необходимости получения информации о наличии в воздухе отдельно диоксида и оксида азота между двумя поглотителями (U-подобные или сорбционные трубки) устанавливают U-подобную трубку с окислителем.

В поглотительный прибор І (рис. 2) поступает смесь NO + NO₂. Там NO₂ адсорбируется, а NO поступает в U-подобную трубку, где с помощью окислителя переходит в NO₂. Регулятор влажности, который используется в U-подобной трубке, обеспечивает долгосрочность и эффективность работы окислителя, который в процессе работы изменяет цвет от желтого до зеленовато-коричневого, в связи с чем его необходимо своевременно заменять.

І, II — поглотители NО₂; IIІ — окислитель NО; 1 — регулятор влажности; 2 — носитель с окислителем; 3 — стекловата.

Рис. 2. U-подобная трубка

Оксид углерода (СО) отбирают в газовые пипетки или резиновые камеры. Через газовую пипетку прокачивают 10-кратный объем воздуха, потом ее плотно закрывают. В резиновые камеры воздух отбирают несколько раз на протяжении 20 мин. Заполненная резиновая камера герметизируется зажимом.

Разовые пробы пыли отбирают на фильтрующие материалы. Скорость ее движения в ротаметре не должна быть меньше скорости ветра в месте отбора пробы. В зависимости от скорости ветра и скорости отбора пробы выбирают диаметр насадки.

Характеристики отбора проб основных загрязняющих веществ (период отбора 20 мин.) приведено в таблице 3.

Характеристики пробоотбора основных загрязняющих веществ

Контролируемое вещество	Поглотительный прибор	Объем поглотительного раствора, мл	Скорость аспирации, л/мин.
Диоксид серы	Прибор Рихтера Сорбционная трубка	0,1 – 0,2	0,5 – 2,0
Диоксид азота	U-подобная трубка Сорбционная трубка	0,1 – 0,2	0,25 0,25
Пыль (зависшие вещества – сжигают до золоподобного состояния)	Фильтр АФА-ХП-18 Фильтр ФПП-15	1 – 50 1 – 100

Отбор проб аэрозолей проводят с помощью фильтрующих устройств типа «Тайфун».

Определенные особенности имеет методика отбора проб для определения содержания радиоактивных примесей. Пробы приводят к необходимому объему и на γ-спектрометре определяют йод-131 (J 131 ) и другие летающие радионуклиды. Потом пробы озолируют (сжигают до золоподобного состояния) и определяют суммарную β-активность, после чего каждую суточную пробу хранят в специальных пакетах. Иногда комплектуют пентадные пробы – пробы, которые содержат 5 суточных проб. Месячные пробы формируют засыпанием всех суточных проб в отдельный пакет. Их сопровождают соответствующей запиской, которая предусматривает такие пункты: название пробы; название пункта отбора; месяц, год; дни, в которые пробы не отбирались; количество суточных проб; объем воздуха; общая масса пробы.

Охарактеризованные методы отбора проб дают возможность отобрать воздух для лабораторного анализа при разнообразных условиях. Выбор конкретного метода зависит от цели исследования и качественного состава пробы воздуха. Правильный отбор пробы влияет на достоверность лабораторных определений концентрации загрязняющего вещества в воздухе.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник